ALTERA FLEX 10K Família de dispositivos lógicos programáveis ​​embutidos: um marco na integração programável do sistema

I. FLEX 10K SERIES CORE RECURSOS

Arquitetura sinérgica de matrizes incorporadas e lógicas

Array incorporado (EAB): Composto por blocos de matriz incorporados (EABS), cada EAB fornece 2.048 bits de RAM dedicada, apoiando funções de armazenamento como RAM, ROM, RAM de porta dupla e FIFO. Ele também pode implementar funções lógicas complexas (por exemplo, multiplicadores 4 × 4, módulos DSP). Um único EAB pode contribuir com 100-600 portões de lógica sem ocupar os recursos lógicos de uso geral.

Matriz lógica: Composto por blocos de matriz lógica (laboratórios), cada laboratório contém 8 elementos lógicos (LES). Com base em uma tabela de pesquisa de 4 entradas (LUT) e FLIP-FLOP programável, o LES suporta a lógica geral, como contadores e adores. Operações aritméticas de alta velocidade e lógica de alto fã são alcançadas através de cadeias de transporte dedicadas e cadeias em cascata.

Alta densidade e escalabilidade

A contagem típica de portões varia de 10.000 a 250.000 (com uma contagem máxima de portões do sistema de 310.000), apoiando a integração da lógica de controle simples a sistemas complexos de vários transitórios.

A capacidade máxima da RAM atinge 40.960 bits (20 eABS), que podem ser configurados com flexibilidade em várias larguras, como 256 × 8 e 512 × 4 para atender a diferentes necessidades de buffer de dados.

Compatibilidade e confiabilidade no nível do sistema

Suporte de várias tensão: Através da interface de E/S multivolt ™, ele suporta sistemas de tensão mista de 2.5V/3,3V/5V. 5.0V Os pinos de entrada tolerantes garantem a compatibilidade com os sistemas herdados.

Conformidade com PCI: Suporta a revisão de especificação do barramento local da PCI 2.2. Alguns modelos (por exemplo, EPF10K10A) possuem diodos de fixação de pull-up PCI integrados para atender às especificações de 3,3V da PCI.

JTAG-varredura de limites: Integra o circuito JTAG padrão IEEE 1149.1, apoiando a programação no sistema (ISP) e os testes de varredura de limites sem ocupar recursos lógicos.

Baixo consumo de energia e configuração flexível

Corrente de espera tão baixa quanto 0,5mA, adequada para dispositivos movidos a bateria; Suporta a reconfiguração no circuito (ICR) com um tempo de reconfiguração inferior a 320ms para atualizações de funções em tempo real.

Suporta as tecnologias Clocklock ™ e ClockBoost ™: alcança a multiplicação do relógio e a multiplicação de frequência através da PLL, reduzindo o atraso do relógio e melhorando o desempenho do tempo do sistema.

Ii. Arquitetura da série Flex 10K

A arquitetura do flex 10kfoi projetado em torno de "modularidade" e "previsibilidade" para equilibrar o alto desempenho e a configuração flexível:

Bloco de matriz incorporado (EAB): portador principal de funções complexas
A EAB é um módulo-chave para armazenamento de alta densidade e lógica dedicada, com os seguintes recursos:

Configuração flexível: Quando usado como RAM, ele suporta várias larguras de 256 × 8 a 2048 × 1; Vários EABs podem ser em cascata para capacidades maiores (por exemplo, dois EABs 256 × 8 formam uma configuração de 256 × 16). Quando usado como um módulo lógico, ele implementa a lógica combinatória através de LUTS, com velocidade mais alta que os Les de uso geral.

Operação síncrona: Registros de entrada/saída de entrada interna Suporte de suporte síncrono/gravação, simplificando o design do tempo e evitando restrições de tempo de instalação/espera da RAM assíncrona.

Controle independente: Sinais de ativação de relógio e leitura/gravação podem ser configurados de forma independente, apoiando a interação de dados entre diferentes domínios do relógio.

Bloco de matriz lógica (laboratório) e elemento lógico (LE): Fundação da lógica de uso geral

Estrutura de laboratório: Cada laboratório contém 8 LES, interconexões locais e sinais de controle, comunicando -se com outros módulos através da interconexão FastTrack ™. O atraso local de interconexão é previsível (aproximadamente 0,6ns).

Funções LE: Cada LE inclui um LUT de 4 entradas, um flip-flop programável e correntes de transporte/cascata:

• Carreira de transporte: Fornece caminhos de transporte rápido sub-0.2ns, implementando com eficiência os adores e contadores.
• Cadeia em cascata: Suporta lógica de entrada larga (por exemplo, decodificação de endereço de 16 bits) com um atraso por estágio tão baixo quanto 0,7ns.
• Registro de embalagem: LUT e FLIP-FLOP podem ser usados ​​independentemente para melhorar a utilização de recursos.

Interconexão FastTrack: transmissão de sinal previsível
Os canais de interconexão contínua de linha/coluna são usados ​​em vez de roteamento segmentado nos FPGAs para garantir atrasos previsíveis de sinal:

As interconexões da linha lidam com a comunicação entre os laboratórios/EABs na mesma linha, enquanto as interconexões da coluna permitem a transmissão de sinal de linhas cruzadas.

Suporta sinais de relógio global/clara dedicados com inclinação com menos de 1,5ns, atendendo às necessidades de projetos síncronos de alta velocidade.

Elemento de E/S (IOE): interface externa flexível
Cada IOE contém um buffer de E/S bidirecional e um flip-flop, apoiando:

Controle de taxa de taxa de saída programável (para reduzir o ruído ou melhorar a velocidade).

Saída de drenagem aberta e emulação de três estados, compatíveis com vários padrões de interface.

A entrada/saída independente registra o tempo de configuração de entrada tão baixo quanto 1,6ns e o atraso de relógio para saída de saída tão baixo quanto 5,3ns.

Iii.Modelos Flex 10K Series

A FAMÍLIA FLEX 10KInclui várias gerações (por exemplo, Flex 10K, Flex 10Ka, Flex 10ke) com densidades e recursos variados. Abaixo estão os modelos mais notáveis:

1. Série Base Flex 10K

Principais recursos:

Blocos de matriz incorporados (EABS): Cada EAB fornece 2.048 bits de RAM, configurável como SRAM, ROM, FIFO ou Memória de porta dupla10.

Interconexão FastTrack: Canais de roteamento contínuos para tempo previsível.

E/S multivolt: Suporta entradas tolerantes a 5V (modelos Flex 10Ka) para compatibilidade com versões anteriores.

Conformidade JTAG: Varredura de limite interno para testes no nível do sistema.

2. Série Flex 10ke (aprimorada)

Os modelos Flex 10ke (por exemplo, EPF10K30E, EPF10K50S) adicionaram recursos avançados para aplicativos de alto desempenho:

Relógio pll: Skew de relógio reduzido e multiplicação de frequência ativada.

RAM de porta dupla: Melhor largura de banda de memória para tarefas com uso intensivo de dados.

Graus de velocidade: Variou de -1 (mais rápido) a -3 (mais lento), com opções como -1x e -2x para casos de uso específicos.

Pacotes: Disponível nos formatos QFP, BGA e PGA, com até 672 pinos (por exemplo, EPF10K200S).

Legado e substituição

EnquantoA série Flex 10ké obsoleto, sua arquitetura influenciou as famílias posteriores de Altera/Intel comoCicloneeStratix. Para aplicações modernas, dispositivos equivalentes incluem:

Ciclone IV/V.: Menor potência, maior densidade e suporte para interfaces mais recentes (por exemplo, DDR3).

Stratix 10: FPGA/SOC Hybrids com memória HBM e PCIE 4.0.

4.Série Flex 10kAplicações

Telecomunicações e equipamentos de rede

Cartões de interface PCI: Aproveitando a conformidade com PCI e suporte de várias tensão para implementar interfaces de barramento PCI de 66 MHz de 64 bits, com EABS como buffers de dados e LES para análise de protocolo.

Roteadores/switches: EABS Store Tabels de roteamento, LES Implementam a lógica de encaminhamento de pacotes e a tecnologia de relógio reduz a inclinação do relógio para garantir a transmissão de dados de alta velocidade.

Controle industrial

Controladores de movimento: O LES implementa algoritmos PID, dados de trajetória de movimento da EABS e vários pinos de E/S suportam interfaces de sensor e atuador.

Módulos PLC: Utilize a reconfiguração no circuito para atualizar a lógica de controle no local, adaptando-se a diferentes cenários industriais.

Eletrônica de consumo

Caixas de ajuste: EABS servem como buffers de vídeo, o LES implementa a lógica de decodificação de áudio/vídeo e o baixo consumo de energia é adequado para ambientes domésticos.

Medidores inteligentes: A E/S de várias tendas é compatível com chips de medição e módulos de exibição, e o JTAG suporta depuração e atualizações remotas.

Eletrônica automotivaGateways no veículo: Integrar interfaces de barramento CAN/LIN, EABS armazenar códigos de falha, Les implementar a conversão de protocolos e modelos de temperatura ampla atendem aos requisitos de grau automotivo.

V. Conclusão

Com sua inovadora arquitetura "Array Incorporada + Array Logic",A FAMÍLIA FLEX 10KPioneiro a integração no chip de "funções de lógica de uso geral +", estabelecendo a base para o design do SOPC. Seu desempenho previsível de tempo, métodos de configuração flexíveis e ampla compatibilidade o tornam uma escolha ideal, desde protótipos de laboratório até produção em larga escala. Mesmo na era de hoje do rápido desenvolvimento da tecnologia FPGA, o conceito de "sistema incorporado programável", pioneiro no Flex 10K, continua a influenciar a evolução dos dispositivos lógicos programáveis. Como um produto clássico da Altera, o Flex 10K não é apenas um dispositivo, mas um símbolo da transformação da lógica programável da "lógica auxiliar" em "núcleo do sistema". Seu legado técnico continua a impulsionar a inovação e os avanços no design do sistema incorporado.

Flex 10K Series DataSheet.pdf

Flex 10K Series DataSheet.pdf

Modelos de chip da série Flex 10k

EPF10K100ARI240-3N、EPF10K50BC356-4、EPF10K50VQI240-2N、EPF10K30ATC144-3N、EPF10K50VQC240-3

EPF10K30BC356-3 、 EPF10K30ABC356-2 、 EPF10K10ATC144-2N 、 EPF10K50VBC356-1 、 EPF10K50VBI356-4 EPF10K10QC208-4 、 EPF10K30AQI240-3 、 EPF10K100AFC484-2 、 EPF10K50RC240-4N 、 EPF10K50VRI240-3N EPF10K50RC240-3 、 EPF10K30RI208-4 、 EPF10K20RI208-4N 、 EPF10K30AQC208-1N 、 EPF10K10AQC208-2 EPF10K40RC240-4 、 EPF10K10ATI144-3N 、 EPF10K100ABC356-2 、 EPF10K30ATC144-2 、 EPF10K10ATC144-1 EPF10K50VRC240-2N ​​、 EPF10K20RC240-4 、 EPF10K70RC240-2N ​​、 EPF10K10LC84-4N 、 EPF10K70RC240-4 EPF10K10ATC100-2 、 EPF10K10TC144-3 、 EPF10K100ABI356-3N 、 EPF10K10TI144-4N 、 EPF10K50VBC356-4N EPF10K10ATC100-3N 、 EPF10K30RC240-4N 、 EPF10K70RC240-3N 、 EPF10K100ABC356-1N 、 EPF10K100ARI240-3 EPF10K20TC144-4N 、 EPF10K100ABI356-3 、 EPF10K50VQC240-1N 、 EPF10K50VBI356-3N 、 EPF10K30AQC240-3 EPF10K30RC240-3N 、 EPF10K30AFC256-2 、 EPF10K30AQC208-1 、 EPF10K50BC356-3 、 EPF10K50VQC240-2N EPF10K50VRC240-3N 、 EPF10K20RC240-3N 、 EPF10K30ATC144-1N 、 EPF10K40RC240-3 、 EPF10K30RC208-3N EPF10K10QI208-4N 、 EPF10K50VBC356-2N 、 EPF10K50VRI240-4N 、 EPF10K10ATI144-3 、 EPF10K100ABI356-2N EPF10K10AQC208-3N 、 EPF10K50VBC356-4 、 EPF10K10ATC100-3 、 EPF10K20RC240-3 、 EPF10K30ATC144-1 EPF10K10AQC208-1 、 EPF10K50VQC240-2 、 EPF10K100ABC356-3 、 EPF10K50RC240-4 、 EPF10K50RI240-4N EPF10K10QI208-4 、 EPF10K30RC208-3 、 EPF10K100ABC600-1 、 EPF10K50VRC240-1 、 EPF10K30AQC208-2N EPF10K10ATC144-2 、 EPF10K100AFC484-2N 、 EPF10K50VRC240-2 、 EPF10K20RC208-4N 、 EPF10K50VBI356-3 EPF10K20RC208-4 、 EPF10K10AQC208-3 、 EPF10K100ARC240-1N 、 EPF10K30AQI240-3N 、 EPF10K30RC240-4

EPF10K40RC208-3、EPF10K50RC240-3N、EPF10K10TI144-4、EPF10K30AQC208-3N、EPF10K30AQI208-3

EPF10K50VBI356-4N、EPF10K30AQC208-2、EPF10K100ARC240-3N、EPF10K70RC240-4N、EPF10K40RC240-4N

EPF10K30AQC240-2N、 EPF10K50VRC240-1N 、EPF10K40RC208-4、EPF10K30AFC256-3、EPF10K100ARC240-2

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